第十八章 调试

0.总结

  • oops
  • 内核的调试配置
  • 用Git进行二分搜索
  • bug总会有,简洁描述发给LKML

1. 准备开始

  • 在用户级的程序里,bug表现比较直接;在内核中却不清晰。

2. 内核中的bug

  • 多种多样、变化多端。
  • 引用空指针会产生一个oops;垃圾数据会导致系统崩溃。
  • 定时限制和竞争条件都允许多个线程在内核中同时运行产生的结果。

3. 通过打印来调试

3.1 健壮性

  • printk()函数任何时候地方都可以调用它。

3.2 日志等级

  • printk()可以指定一个日志级别【与printf()最大区别】。

  • 内核判断是否在终端上打印消息的依据。

  • 指定一个记录级别的方式:

  • KERN_WARING和KERN_DEGUG是<linux/kernel.h>中的简单宏定义。

  • 内核用指定的记录等级和当前终端的记录等级console_loglevel来决定是不是向终端上打印。

  • 默认级别:KERN_WARNING。

  • 按照自己想法赋予记录等级方法:

3.3 记录缓冲区

3.4 syslogd和klogd

3.5 从printf()到printk()的转换

  • 错误中培养新习惯。

4. oops

  • 内核告知用户有不幸发生的最常见方式。
  • 内核发布oops会向终端输出的内容:
1.错误消息;
2.寄存器中保存的信息;
3.可供跟踪的回溯线索。
  • oops发生时间出现的状况:

  • oops包含信息:

4.1 ksymoops

  • 将回溯线索中的地址转化成符号名称,调用ksymoops命令并提供System.map:
ksymoops saved_oops.txt

4.2 kallsyms

  • CONFIG_KALLSYMS 定义配置选项启用。
  • CONFIG_KALLSYMS_ALL 存放函数名称;存放所有符号名称。
  • CONFIG_KALLSYMS_EXTRA_PASS 引起内核构建中再次忽略内核的目标代码。

5. 内核调试配置选项

  • 在内核配置编辑器的内核开发菜单项中,依赖CONFIG_DEBUG_KERNEL。

6. 引发bug并打印信息

  • 常用BUG()和BUG_ON()。
  • 调用会引发oops

7. 神奇的系统请求键

  • 通过定义CONFIG_MAGIC_SYSRQ配置选项来启用。
  • 内核可以通过特殊的组合键和内核进行通信。
  • sysctl来标记该特性的开或关。需要启用时:
echo 1 > /proc/sys/kernel/sysrq

8. 内核调试器的传奇

8.1 gdb

  • 针对内核启动调试器的方法和对进程的方法大致相同:
gdb vmlinux /proc/kcore
vmlinux文件是未压缩的内核映像;
/proc/kcore是一个参数选项,作为core文件来用,只有超级用户才能读取此文件的数据。
  • 打印一个变量的值:
p global_variable
  • 反汇编一个函数:
disassemble function
  • 局限性:
不能修改内核数据;
不能单步执行内核代码;
不能加断点

8.2 kgdb

  • 是一个补丁,可在远端主机上通过串口利用gdb的所有功能对内核进行调试。

9. 探测系统

9.1 用UID作为选择条件

  • 利用把用户id(UID)作为选择条件实现新算法加入:

9.2 使用条件变量

  • 使用前提:
代码与进程无关;
希望有一个针对所有情况都能用的机制来控制某个特性。
  • 只需创建一个全局变量作为一个选择开关。

9.3 使用统计量

  • 提供某种机制访问其统计结果。

9.4 重复频率限制

  • 为了避免调试信息发生井喷,可以每隔几秒执行一次操作。

10. 用二分法找出引发罪恶的变更

11. 使用Git进行二分搜索

$ git bisect start  ;进行二分搜索
$ git bisect bad <revision> ;引发提供一个出现问题的最高内核版本
$ git bisect bad ;若当前内核版本就是bug的元凶,那不必提供内核版本
$ git bisect good v2.6.28 ;最新可正常运行的内核版本 $ git bisect good ;这个版本正常
$ git bisect bad ;这个版本有异常

12. 当所有努力都失败时:社区

  • Linux内核邮件列表(LKML)

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